Evre kaydırımlı mikroşerit yama anten dizili ku band alıcı tasarımı
Design of ku band receiver with phased array microstrip patch antennas
- Tez No: 139072
- Danışmanlar: PROF. DR. OSMAN PALAMUTÇUOĞULLARI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2003
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 68
Özet
Mikroşerit antenler 1970'lerden sonra uygulamalı tasarımlarda çokça kullanılmıştır. Bu yapıların esas avantajları, ucuzluk, hafiflik, kolay üretim ve kurulum, diğer alt devrelerle kolay tümleştirimdir [1-4]. Bu önemli özellikler nedeniyle bu konuda birçok araştırma çalışması yapılmıştır. Mikroşerit yama antenlerin ışıma diyagramları birçok uygulama için büyük önem taşımaktadır [5]. Miroşerit anten dizilerinin en önemli sorunlarından biri olan zayıflama sorununun çözümü için, mikroşerit yapılarla birlikte düşük gürültülü kuvvetlendiriciler (Low Noise Amplifier-LNA) kullanılmaktadır (alıcı sistemler için). Bu sayede zayıflama azaltılmış ve alıcı dinamik sınırı arttırılmış olmaktadır. Ku bandında uydu yayınlarını izlemek için kullanılabilecek ucuz, kolay kullanılabilen, küçük ve verimli bir alıcı sistemi tasarım çalışması yapılmıştır. Sistem farklı boylamlarda yerleştirilmiş bulunan yer sabit yörüngeli uyduları fiziksel sabit durumda, elektronik olarak ışın demetini kaydırarak, alıcı sisteme ilgili TV/Data işaretleri aktarabilecek yetenektedir. Sistem aynı zamanda hareketli (deniz üstü vb.) alış noktalarında da bazı eklemelerle, uydu işaret alışında da kullanılabilecektir. Bu çalışmada hem elektromagnetik hem de elektronik devre gerçekleştirimindeki zorluklar ve uygulamada karşılaşılan sorunlara ilişkin çözüm yöntemleri üzerinde durulmuştur. Tezin birinci bölümünde, problemin tanımı yapılmış ve alıcı sistemin ana parçaları açıklanmış, literatür irdelenmiş ve çözülmesi gereken ana problemler sunulmuştur. İkinci bölümde mikroşerit yama anten elemanının ışınım diyagramı incelenmiştir. En iyi ışıma diyagramım elde etmek için, tek, dizi ve değişik besleme noktaları için ışınım diyagramları hesaplanmıştır. Üçünü bölümde, birim yama anten topolojisi ve boyut hesaplamaları yapılmış ve genel sistem tasarımı göz önünde bulundurulmuştur. Dördüncü bölümde, düzlemsel anten sisteminin, yatay ve düşey anten dizilerinin besleme devrelerinin tasarımı tanıtılmış ve aktif devre elemanları olarak kuvvetlendirici ve evre kaydırıcı elemanların etkileri gösterilmiştir. Ayrıca iki farklı evre kaydırıcı yapısı sisteme eklenmiş, kontrol işareti ile anten dizisinin toplam ışınım paterninin değişimi gösterilmiştir. Beşinci bölümde, bu ışıma diyagramlarını oluşturmak için gerekli düşük gürültülü kuvvetlendiricinin ve evre kaydırıcı birleşiminin tasarımı gösterilmiştir. Buna ek olarak pasif ve aktif elemanların, düşük gürültülü blok dönüştürücü (Low Noise Block Downconverter - LNB) ile birleşimi ve sistemin bir bütün olarak başarımının sağlanması yapılmıştır. Evre kaydırıcıların denetim işaretinin taşanını, anten demetinin gerekli yatay ve düşey açıları elde ederek ilgili uydulardan işaret alabilmesini sağlamak için yapılmıştır. ıxBu tez çalışmasında, uydu alıcı anten sistemlerinde ilk defa mikroşerit yama anten dizileri ve evre kaydırıcılarıyla, yatayda sürekli aktif demet kaydırımı ve düşeyde sabit demetli tasarım gerçekleştirilmiş ve benzetimlerle doğrulanmıştır. Bir başka deyişle, düzlemsel yama anten dizisi ile, doğrudan uydu alıcı sistemlerine ilk defa aktif demet kaydırım yeteneği eklenmiştir. Bu işlemin gerçeklenmesi için yeni besleme, evre kaydırma ve kuvvetlendirici kullanım şekilleri uygulanmıştır. Bir evre kaydırım denetim devresi de gerekli evre değişimini sağlayabilmek için tasarlanmıştır. Sonuç olarak, Ku bandında TV/data yayınlarım alabilmek için küçük, kolay kullanılabilen ve verimli uydu alıcı sistemi tasarımı gerçekleştirilmiştir. Sistem farklı boylamlarda bulunan yer sabit yörüngeli doğrudan yayın uydularından, fiziksel sabit durumunda, elektronik olarak tarama yaparak işaret alma yeteneğine sahiptir. İlk defa bu tez çalışmasında elektromanyetik ve elektronik gerçekleştirme zorlukları birlikte değerlendirilmiş ve çözüm tekniği tasarlanmış ve sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
Microstrip antennas are widely used in practical designs after 1970's. The main advantages of these devices are low-cost, lightweight, ease of manufacturing and installation, integration with other sub circuits [1-4]. Because of these important features, there had been lots of research studies on microstrip antenna structures. Microstrip patch antenna radiation patterns have great importance for many applications [5]. To solve the attenuation problem that is one of the most important problems of microstrip patch antennas, the use of low noise amplifiers (LNA) is applied. By this way the attenuation is decreased and the dynamic range of the receiver is increased. A receiver system design study has been realized in Ku band to receive satellite TV and data broadcast, that is easy to use, low cost and small dimensions. The system is capable of receiving TV/Data signals from satellites located in different longitudes in geosynchronous orbit, by just steering the radiation beam but not the physical fixed antenna. It can also be used in the mobile satellite receiving applications (on land and sea vehicles) with some additional parts. In this study both electromagnetic and electronic difficulties and problems to realize the system are considered at the same time. In the first chapter of this thesis, the problem is introduced and the main parts of this receiving system are explained, the literature is examined and the main problems that should be solved are introduced. In the second chapter, microstrip patch antenna element's radiation beam diagram is investigated. Single, array and different feeding point calculations are done to have the best radiation diagram. In the third chapter, the unit patch antenna topology and dimension calculations are done and the system design is considered in general. In the fourth chapter, the design of the horizontal and vertical antenna array feeding circuits of the flat antenna system introduced and the effects of the active circuit components, low noise amplifier and phase shifter shown. Furthermore, two different phase shifters are adapted to the system and variations in the total radiation pattern of the antenna array with the control signal are given. In order to obtain this radiation diagram, the design of the needed low noise amplifier and the combination with the phase shifter are shown in the fifth chapter. Additionally, the design of the connection of passive and active components with low noise down converter block (LNB) and the overall system performance realization is proven by the simulations. The control signal of the phase shifters is designed to obtain the necessary horizontal and vertical angles of the antenna beam to receive the signals from the related satellites. XIIn this thesis study, continuous active beam steering in the horizontal and fixed beam in the vertical axis is designed and verified by the simulations in microstrip patch antenna arrays with phase shifters for the fist time in the satellite receiving systems. In the other words, for the first time an active beam steering feature is added to a direct satellite receiving system with a flat microstrip patch antenna array. In order to realize this feature, new feeding, phase shifting and amplifying techniques are applied. A phase shifter control circuit is also designed in order to obtain the phase variance. Consequently, a small, easy to use and efficient satellite receiving antenna system in Ku band is realized to receive TV/Data broadcast. System is capable of receiving signals from direct broadcasting satellites located on different longitudes, by staying physically stable but electronically rotated. It is also possible to use this system in mobile applications like land or sea vehicles. For the first time in this thesis study the difficulties of both electromagnetic and electronic realization issues are considered and the solution technique is designed and introduced.
Benzer Tezler
- Ferit tabanlı baskı devre anten yapılarının manyetik olarak ayarlanabilir özelliklerinin incelenmesi
Analysis of magnetically tunable characteristic of ferrite based printed circuit antenna structures
MERT AKYUNUS
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÇİĞDEM SEÇKİN GÜREL
- Linear cavity tapered fiber sensor using phase shift cavity ring down spectroscopy
Evre kaydırmalı çınlaç boşalım izgegözlem yöntemi ve sündürülmüş optik lif temelli doğrusal çınlaç algılayıcısı
RANA MUHAMMAD ARMAGHAN AYAZ
Doktora
İngilizce
2020
BiyomühendislikKoç ÜniversitesiBiyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. ALPER KİRAZ
- Çift evre kaydırmalı anahtarlamalı modem tasarımı
Başlık çevirisi yok
HALDUN SARNEL
Yüksek Lisans
Türkçe
1988
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiElektrik-Elektronik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METE SEVERCAN
- The Performance of turbo trellis coded 8 PSK modulation on frequency selective rayleigh fading channel
Turbo kafes kodlanmış 8 evre kaydırmalı kiplenimin frekans seçici rayleigh sönümlü kanalda performansı
MÜMTAZ YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. REYAT YILMAZ
- Effects of solid state power amplifier nonlinearity on various phase shift keying modulation schemes
Katı hal güç yükselteci doğrusalsızlığının çeşitli evre kaydırmalı kiplenim taslakları üzerine etkileri
CELAL DUDAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
DOÇ.DR. SENCER KOÇ
Y.DOÇ.DR. ARZU TUNCAY KOÇ